চিত্র 3-তে দেখানো হয়েছে, উচ্চ মানের এবং কার্যকারিতা সহ SiC একক ক্রিস্টাল প্রদানের লক্ষ্যে তিনটি প্রভাবশালী কৌশল রয়েছে: তরল ফেজ এপিটাক্সি (LPE), ভৌত বাষ্প পরিবহন (PVT), এবং উচ্চ-তাপমাত্রার রাসায়নিক বাষ্প জমা (HTCVD)। PVT হল SiC একক ক্রিস্টাল উৎপাদনের জন্য একটি সু-প্রতিষ্ঠিত প্রক্রিয়া, যা প্রধান ওয়েফার নির্মাতাদের মধ্যে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়।
যাইহোক, তিনটি প্রক্রিয়াই দ্রুত বিকশিত এবং উদ্ভাবন করছে। ভবিষ্যতে কোন প্রক্রিয়াটি ব্যাপকভাবে গ্রহণ করা হবে তা এখনও নিশ্চিত করা সম্ভব নয়। বিশেষ করে, উচ্চ-মানের SiC একক ক্রিস্টাল যথেষ্ট হারে সমাধান বৃদ্ধির দ্বারা উত্পাদিত সাম্প্রতিক বছরগুলিতে রিপোর্ট করা হয়েছে, তরল পর্যায়ে SiC বাল্ক বৃদ্ধির জন্য পরমানন্দ বা জমা প্রক্রিয়ার তুলনায় কম তাপমাত্রা প্রয়োজন, এবং এটি P উৎপাদনে শ্রেষ্ঠত্ব প্রদর্শন করে। -টাইপ SiC সাবস্ট্রেট (সারণী 3) [33, 34]।
চিত্র 3: তিনটি প্রভাবশালী SiC একক স্ফটিক বৃদ্ধির কৌশলগুলির পরিকল্পিত: (ক) তরল ফেজ এপিটাক্সি; (খ) শারীরিক বাষ্প পরিবহন; (c) উচ্চ-তাপমাত্রার রাসায়নিক বাষ্প জমা
সারণি 3: ক্রমবর্ধমান SiC একক ক্রিস্টালের জন্য LPE, PVT এবং HTCVD-এর তুলনা [33, 34]
সমাধান বৃদ্ধি যৌগিক সেমিকন্ডাক্টর প্রস্তুত করার জন্য একটি আদর্শ প্রযুক্তি [36]। 1960 এর দশক থেকে, গবেষকরা সমাধানে একটি স্ফটিক বিকাশ করার চেষ্টা করেছেন [37]। একবার প্রযুক্তিটি তৈরি হয়ে গেলে, বৃদ্ধির পৃষ্ঠের সুপারস্যাচুরেশন ভালভাবে নিয়ন্ত্রণ করা যেতে পারে, যা সমাধান পদ্ধতিটিকে উচ্চ-মানের একক ক্রিস্টাল ইঙ্গটগুলি পাওয়ার জন্য একটি প্রতিশ্রুতিশীল প্রযুক্তি করে তোলে।
SiC একক স্ফটিকের দ্রবণ বৃদ্ধির জন্য, Si উত্সটি অত্যন্ত বিশুদ্ধ Si গলন থেকে উদ্ভূত হয় যখন গ্রাফাইট ক্রুসিবল দ্বৈত উদ্দেশ্যে কাজ করে: হিটার এবং সি দ্রবণীয় উত্স। সি এবং সি-এর অনুপাত 1-এর কাছাকাছি হলে আদর্শ স্টোইচিওমেট্রিক অনুপাতের অধীনে SiC একক স্ফটিক বৃদ্ধির সম্ভাবনা বেশি থাকে, যা নিম্ন ত্রুটির ঘনত্ব নির্দেশ করে [২৮]। যাইহোক, বায়ুমণ্ডলীয় চাপে, SiC কোন গলনাঙ্ক দেখায় না এবং প্রায় 2,000 °C অতিক্রম করে বাষ্পীভবন তাপমাত্রার মাধ্যমে সরাসরি পচে যায়। SiC গলে যায়, তাত্ত্বিক প্রত্যাশা অনুযায়ী, শুধুমাত্র গুরুতর অধীনে গঠিত হতে পারে Si-C বাইনারি ফেজ ডায়াগ্রাম (চিত্র 4) থেকে দেখা যায় যে তাপমাত্রা গ্রেডিয়েন্ট এবং সমাধান সিস্টেম দ্বারা। সি মেল্টে সি যত বেশি তা 1at.% থেকে 13at.% পর্যন্ত পরিবর্তিত হয়। ড্রাইভিং C সুপারস্যাচুরেশন, বৃদ্ধির হার দ্রুততর, যখন বৃদ্ধির কম C বল হল C সুপারস্যাচুরেশন যা 109 Pa এর চাপ এবং 3,200 °C এর উপরে তাপমাত্রা। এটি সুপারস্যাচুরেশন একটি মসৃণ পৃষ্ঠ তৈরি করতে পারে [22, 36-38]।তাপমাত্রা 1,400 এবং 2,800 ডিগ্রি সেলসিয়াসের মধ্যে, সি গলে সি এর দ্রবণীয়তা 1at.% থেকে 13at.% পর্যন্ত পরিবর্তিত হয়। বৃদ্ধির চালিকা শক্তি হল C সুপারস্যাচুরেশন যা তাপমাত্রা গ্রেডিয়েন্ট এবং সমাধান সিস্টেম দ্বারা প্রভাবিত হয়। সি সুপারস্যাচুরেশন যত বেশি হবে, বৃদ্ধির হার তত দ্রুত হবে, যখন কম সি সুপারস্যাচুরেশন একটি মসৃণ পৃষ্ঠ তৈরি করে [22, 36-38]।
চিত্র 4: Si-C বাইনারি ফেজ ডায়াগ্রাম [40]
ডোপিং ট্রানজিশন ধাতব উপাদান বা বিরল-পৃথিবী উপাদানগুলি শুধুমাত্র কার্যকরভাবে বৃদ্ধির তাপমাত্রা কমিয়ে দেয় না তবে সি গলতে কার্বন দ্রবণীয়তাকে ব্যাপকভাবে উন্নত করার একমাত্র উপায় বলে মনে হয়। ট্রানজিশন গ্রুপ ধাতুর সংযোজন, যেমন Ti [8, 14-16, 19, 40-52], Cr [29, 30, 43, 50, 53-75], Co [63, 76], Fe [77- 80], ইত্যাদি বা বিরল আর্থ ধাতু, যেমন Ce [81], Y [82], Sc, ইত্যাদি থেকে Si থেকে কার্বন গলে যায় থার্মোডাইনামিক ভারসাম্যের কাছাকাছি অবস্থায় 50at.% অতিক্রম করতে দ্রবণীয়তা। অধিকন্তু, এলপিই কৌশলটি SiC-এর পি-টাইপ ডোপিং-এর জন্য অনুকূল, যা আল-এর মধ্যে অ্যালোয়িং করে অর্জন করা যেতে পারে।
দ্রাবক [50, 53, 56, 59, 64, 71-73, 82, 83]। যাইহোক, আল-এর সংযোজন P-টাইপ SiC একক স্ফটিকগুলির প্রতিরোধ ক্ষমতা বৃদ্ধির দিকে নিয়ে যায় [49, 56]। নাইট্রোজেন ডোপিংয়ের অধীনে এন-টাইপ বৃদ্ধি ছাড়াও,
দ্রবণ বৃদ্ধি সাধারণত একটি নিষ্ক্রিয় গ্যাস বায়ুমণ্ডলে অগ্রসর হয়। যদিও হিলিয়াম (He) আর্গনের চেয়ে বেশি ব্যয়বহুল, তবে এটির নিম্ন সান্দ্রতা এবং উচ্চ তাপ পরিবাহিতা (আর্গনের 8 গুণ) [85] কারণে অনেক পণ্ডিত এটিকে পছন্দ করেন। 4H-SiC-তে স্থানান্তর হার এবং Cr বিষয়বস্তু He এবং Ar বায়ুমণ্ডলের অধীনে একই রকম, এটি প্রমাণিত যে বীজ ধারক [68] এর বৃহত্তর তাপ অপচয়ের কারণেAr অধীন বৃদ্ধির চেয়ে উচ্চতর বৃদ্ধির হারের ফলে এখানে বৃদ্ধি পাওয়া যায়। তিনি দ্রবণে বেড়ে ওঠা স্ফটিক এবং স্বতঃস্ফূর্ত নিউক্লিয়েশনের অভ্যন্তরে শূন্যতা তৈরিতে বাধা দেন, তারপরে, একটি মসৃণ পৃষ্ঠের অঙ্গসংস্থান প্রাপ্ত করা যেতে পারে [86]।
এই কাগজটি SiC ডিভাইসগুলির বিকাশ, অ্যাপ্লিকেশন এবং বৈশিষ্ট্যগুলি এবং SiC একক স্ফটিক বৃদ্ধির জন্য তিনটি প্রধান পদ্ধতি প্রবর্তন করেছে। নিম্নলিখিত বিভাগগুলিতে, বর্তমান সমাধান বৃদ্ধির কৌশল এবং সংশ্লিষ্ট মূল পরামিতিগুলি পর্যালোচনা করা হয়েছিল। অবশেষে, একটি দৃষ্টিভঙ্গি প্রস্তাব করা হয়েছিল যা সমাধান পদ্ধতির মাধ্যমে SiC একক স্ফটিকগুলির বাল্ক বৃদ্ধি সম্পর্কিত চ্যালেঞ্জ এবং ভবিষ্যতের কাজগুলি নিয়ে আলোচনা করেছিল।
পোস্টের সময়: জুলাই-০১-২০২৪